Recapitulação de um Curve Ion IV Canal Usando componentes de freqüência

Existem obstáculos técnicos que atualmente impedem os investigadores de medir tipos múltiplos canais de íon simultaneamente com a intenção de posteriormente determinar a quantidade de corrente deve ser atribuída a cada tipo de canal. Devido a esta limitação, canais iônicos são geralmente estudadas individualmente usando técnicas como tensão, corrente, acção e clamp potencial. Para ^um estudo tipos de canais individuais, sistemas de expressão heteróloga são usadas frequentemente. ² Ao trabalhar com células isoladas de tecido, tais como cardiomiócitos , outros meios devem ser usados ​​para bloquear os canais de íons diferentes. Por exemplo, os canais de sódio podem ser inativados por uma rampa de tensão lenta despolarizantes, ³ canais de potássio para dentro de retificação pode ser bloqueado com BaCl2 extracelular, ⁴ e canais de cálcio pode ser bloqueado utilizando verapamil ^5.

Um método utilizado que parcialmente supera essa limitação é medir o fluxo de corrente através de dois tipos de canais em simultâneo, em seguida, repita a medição após seletivamente bloqueando um tipo de canal com um agente apropriado. Subtração das duas medições pode então ser usada para estimar a quantidade de atribuíveis atual para o tipo de canal que foi bloqueado. ^{6 No} entanto, existem duas grandes limitações a esta técnica. Primeiro, agentes químicos não foram identificados que podem bloquear seletivamente cada canal iônico, e algumas drogas amplamente utilizadas têm interacções não específicas com os tipos de outro canal. ^5,7 segundo lugar, não pode ser determinada a partir desta técnica se um canal é modulado por um outro canal. Por exemplo, a expressão heterogênea de Nav 1.5 e Kir 2.1 foi mostrado na ventrículos cobaia, e tem sido sugerido que existe uma relação sinérgica entre os dois canais, tais que a maior Kir 2,1 expressão no ventrículo direito deprime velocidade de condução. ⁸ Atualmente , isto não pode ser verificada.

Neste estudo, sugerimos que a espectroscopia de impedância pode ser uma ferramenta útil para estudar os tipos de iões de vários canais medidos simultaneamente. Embora o método apresentado nunca foi usado para discernir as correntes a partir de dois tipos de canais medidos simultaneamente, espectroscopia de impedância tem sido usado para estudar uma série de outros aspectos da função do canal de íon. Goodman e Arte mostrou tartaruga usando células ciliadas auditivas que os protocolos de pinça de corrente pode ser modificado para sintonizar uma célula para diferentes freqüências, e as oscilações no potencial transmembrana é devido a uma interação entre um retificador interno da K ⁺ e um canal de Ca ^{2 +} canal. ⁹ Han e Frazier demonstrado que a impedância pode ser medida em uma única célula em uma ampla faixa de freqüências (100 Hz a 5 MHz), eo aumento da impedância observada quando K ⁺ ou Ca ^{2 +} canais foram bloqueados poderia ser um meio simples de detectar bloco do canal em telas de drogas de alto throughput. ¹⁰ Hayashi e Fishman usaram condutância complexos para estudar propriedades cinéticas de um retificador interno da K ⁺ canal ^11. Outros grupos têm introduzido uma única freqüência no protocolo de fixação de voltagem de tipos de canais diferentes e mostraram que o resposta de freqüência observada concordou com a resposta esperada para algumas freqüências, mas outros não. ^12,13 Millonas Hanck e sugeriu a razão algumas freqüências não produzir a resposta esperada é a presença de constantes de taxa múltipla no modelo de Markov. ¹² Estudos como estes, bem como outros, têm demonstrado que existem casos em que as correntes iónicas medidas de canais iônicos, enquanto usando espectroscopia de impedância não concordar com a resposta de freqüência teórica. Esta não é uma preocupação neste estudo porque o objetivo do método neste estudo é identificar as freqüências que se correlacionam com a amplitude da corrente independente dos pressupostos subjacentes do circuito elétrico da membrana. Furtheremore, a amplitude da corrente é calculado a partir de partes das gravações que não têm qualquer função do ruído inserido dentro deles. Uma série de outros estudos também apresentam modelos de canais iônicos numerosas exibindo numerosos estados condução e não condução, todos com suas constantes próprio ritmo. ^14,15,16 Thompson et al mostraram que o filtro de seletividade do canal KcsA tem diferentes sítios de ligação para o Na ^+, Li + e K ^+, e os custos energéticos de que se deslocam de um sítio de ligação para outro como se move de íons através do filtro de seletividade é o que faz o canal preferencialmente conduta K ⁺ íons através de seu poros. ¹⁷ Neste trabalho, inserido uma ampla de freqüências (função de ruído) em um protocolo de degrau de tensão e olhou para as frequências cuja amplitude altamente correlacionados com a amplitude total de corrente. Desde forte evidência foi apresentada sugerindo constantes de taxa múltipla desempenhar um papel na condução de íons através different canais, a introdução das freqüências associadas com estas constantes de velocidade podem causar certas freqüências de vibração ou altamente correlacionados com a amplitude da corrente, que não teria de outra forma. A técnica demonstrada neste estudo é realizado em uma célula de modelo, que é um circuito paralelo RC que é normalmente usado para testar o circuito braçadeira de tensão e equipamento de aquisição. Não se espera que qualquer freqüências além DC teria correlação com a magnitude atual, e isso é mostrado em nossos dados. Mostramos também que além da função de ruído não causa nenhum freqüências para altamente correlacionados com a amplitude da corrente. Esses dois achados são fundamentais porque mostram que o equipamento de medição e função de ruído não por si só causa qualquer freqüências para correlacionar com a amplitude atual. Quando estudos futuros fazer medições utilizando membranas contendo canais iônicos, espera-se que, dependendo do canal utilizado, as freqüências que correspondem às constantes de velocidade no filtro de seletividade ou, possivelmente, os poros irão influenciar a resposta de freqüência do canal e do afeto que têm freqüências altas ou baixa correlação com a amplitude atual.

Uma vez que este método é uma nova técnica para estudar canais iônicos, há uma série de direções estudos futuros poderia seguir. Primeiro, a técnica deve ser usada para caracterizar a resposta de freqüência de canais específicos isolados. Trabalho adicional também precisa ser feito para calibrar as amplitudes de freqüência para as amplitudes atual. Uma vez que múltiplos canais são caracterizados individualmente, tipos de canais múltiplos devem ser medidos simultaneamente. A técnica também poderia ser adaptado para uso em grampo do potencial de ação, pinça de corrente, e estudos de estimulação de campo. Embora esta seja uma nova técnica, ele mostra o que pode ser uma forma poderosa de fazer medições eletrofisiológicas que anteriormente não eram possíveis e fornecer valiosas novos insights sobre o papel fisiológico dos canais de íons.